一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法

1.本发明涉及道路安全防控领域，尤其是涉及一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法。


背景技术：

2.近年来，我国高速公路里程增长较快，截至2020年高速公路通车里程达到16.10万公里，相比2019年增加1.84万公里。在此背景下，道路交通安全成为了推动我国经济社会可持续发展的重要因素之一。然而，国家统计局年报显示，2020年我国共发生交通事故244674起，死亡61703人，受伤250723人，直接财产损失达13.1亿元。由此可见，我国现阶段的道路交通安全形势仍不容乐观，进一步分析交通事故发生的环境可以发现以下特征：(1)高速公路特殊路段如分合流区、隧道出入口等是交通事故较为集中的区段，其占道路总里程的比例虽然较低，但由于车速变化快与车道变换频繁导致的事故数量远高于一般路段。(2)驾驶人对特殊路段的适应能力较差，导致重特大事故多集中于此类交通环境复杂或突变的事故隐患位置。(3)交通管理部门应对道路交通突发事件的能力仍有不足。虽然我国多地已布设大规模交通信息采集设备、违法抓拍系统、实时交通信息发布系统等现代化交通监控设施，但在突发事件的实时研判、快速决策以及主动诱导等方面仍显薄弱。纵观现状可以发现，造成我国目前道路交通安全矛盾的主要原因之一就是在途驾驶人无法在第一时间获得前方位置的道路交通及环境信息，从而不能在事前做出减速、换道等风险规避行为。另一方面，交通管理部门对交通数据的处理模式仍停留在“流程驱动、平台监管”的阶段，大大降低了信息发布的时效性及预警的准确性。因此，亟待提出一套集信息采集、分析、预警于一体的路侧边缘计算方法，实时获取特殊路段的车辆状态信息，在线分析并预测路段风险水平，以海量数据为基础为驾驶人提供主动式的交通安全干预措施，以此降低驾驶人在特殊路段内的异常驾驶行为比例、保障特殊路段的通行安全。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了提供一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，集信息采集、分析、预警于一体，通过实时分析特殊路段的风险水平匹配多级发布方案，使得方案更能匹配实际事故状态，实现特殊路段通行安全的有效、高效防护。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，包括以下步骤：
6.s1：数据采集模块采集高速公路的车辆行驶数据与交通事故数据并发送至边缘计算单元；
7.s2：边缘计算单元基于车辆行驶数据与交通事故数据判断是否发生异常运行状态：
8.若发生异常运行状态，则判断事故类型及事故严重程度，将结果引入风险累积扩散方法，同时结合事故多发点鉴别模型判断事故是否发生在事故多发区域，进行风险动态
评估，得到事故影响范围模型，从而确定事故影响范围；
9.若未发生异常运行状态，则判断事故是否消散，若事故已消散，则转s3，若事故未消散，则返回s1更新数据；
10.s3：边缘计算单元根据风险评估结果确定发布方案，并将发布方案通过方案发布模块发送到各发布端进行发布。
11.所述交通事故数据包括事故点坐标、事故点至采集端距离、事故所在车道、事故类型、事故占用车道数。
12.所述事故多发点鉴别模型基于车辆所在路段匹配事故多发点路段，并基于车辆所处坐标判断车辆所处位置的事故多发点等级，根据事故多发点等级调整风险累积扩散方法的参数值，其中，所述事故多发点等级包括一级事故多发点、二级事故多发点、三级事故多发点和非事故多发点四个等级。
13.所述风险累积扩散方法基于高斯烟羽模型建立，所述高斯烟羽模型表示为：
[0014][0015]
式中：c
′
(x
′
,y
′
,z
′
,h
′
)表示点(x
′
,y
′
,z
′
)处有毒气体的浓度；h
′
表示扩散源高度；q
′
为扩散源被释放速率；u
′
为外界平均风速；σy′
，σz′
分别为横向和垂直方向的扩散参数；x
′
为风向轴上空间点到源的距离；y
′
为风向轴垂直方向上空间点到源的距离；z
′
为空间点的高度；
[0016]
将高斯烟羽模型的影响因素与事故影响范围的影响因素进行结合，对高斯烟羽模型的参数进行替换，得到适用于高速公路特殊路段的事故影响范围模型：
[0017][0018]
其中，x表示高速公路特殊路段的事故影响范围，ξ表示事故点扩散交通比，由事故类型决定，p表示事故源点位能，a表示事故占道比例影响参数，cd表示事故最大范围影响处受交通影响的程度，b表示调节参数，h为描述事故多发点等级的参数。
[0019]
所述描述事故多发点等级的参数h初始设为1；
[0020]
当事故多发点等级为一级事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h调整为初始值的1.8倍；
[0021]
当事故多发点等级为二级事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h调整为初始值的1.5倍；
[0022]
当事故多发点等级为三级事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h调整为初始值的1.2倍；
[0023]
当事故多发点等级为非事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h保持初始值不变。
[0024]
所述事故类型包括抛洒物、连续变道、超速、未按规定车道行驶、行人闯入、违法停车、逆行和车辆碰撞；
[0025]
当事故类型为抛洒物时，事故点扩散交通比ξ的值为0.25；
[0026]
当事故类型为连续变道、超速或未按规定车道行驶时，事故点扩散交通比ξ的值为
0.5；
[0027]
当事故类型为行人闯入、违法停车或逆行时，事故点扩散交通比ξ的值为0.75；
[0028]
当事故类型为车辆碰撞时，事故点扩散交通比ξ的值为1。
[0029]
当事故点距离出入口距离小于等于5米时，事故源点位能p调整为初始值的2倍；
[0030]
当事故点距离出入口距离超过5米但小于等于10米时，事故源点位能p调整为初始值的1.5倍；
[0031]
当事故点距离出入口距离超过10米但小于等于20米时，事故源点位能p调整为初始值的1.2倍；
[0032]
当事故点距离出入口距离超过20米时，事故源点位能p保持初始值不变。
[0033]
所述事故影响范围模型通过调节参数b将输出划分为多个不同影响程度的区域。
[0034]
所述s3包括以下步骤：
[0035]
s31：计算各风险断面坐标：根据事故影响范围及事故点位置，将事故点位置与各事故影响范围相减，得到风险断面坐标，并将各风险断面坐标与各发布端坐标对比，得到各风险断面坐标的相对位置；
[0036]
s32：根据风险断面坐标与发布端坐标制定分级分类的发布方案，方案发布端的覆盖范围涵盖事故发生处下游最近断面至影响范围最远处所在断面上游1km内的所有发布端；
[0037]
s33：在获得各发布端方案等级后，将之与预留的发布方案进行匹配，其中，预留的发布方案中包括各类事故不同等级所使用的发布终端与发布信息内容，发布信息内容中预留了需要从边缘计算单元中接收的信息进行填充的关键字段，所述关键字段包括车道、车牌信息，结合各发布端方案等级和预留的发布方案得到完整的发布方案，即各发布端所使用的终端及发布方案具体信息；
[0038]
s34：通过各发布端发布对应的方案。
[0039]
所述发布端为设于路侧的各种信息发布设备通过不同的组合方式和设置方式实现，所述信息发布设备包括可变情报板、路侧广播、可变限速标志和车道指示灯。
[0040]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0041]
(1)本发明从交通事故的类型入手，确定事故发生后对高速公路特殊路段上游的影响范围，并结合高速公路特殊路段特征与事故多发点，对传统高斯烟羽模型进行改进，从而确定特殊路段中事故影响范围的扩散规律，并根据事故发生位置、道路状态等因素对影响辐射范围的差异作用，构建了针对高速公路特殊路段的交通事故影响扩散模型，并提出了分级影响区域的范围划分方法，能够为风险发布方案提供可靠、有用的判断基础。
[0042]
(2)本发明的风险发布方案是根据实际情况动态进行调整的，涵盖的影响因素考虑范围广，能够适应各种情况。
[0043]
(3)本发明的发布方案的发布方式考虑到了人体工学，能够达到安全、高效和舒适的干预效果，方案可实施性高。
[0044]
(4)本发明通过采集端、边缘计算单元与发布端之间的联系，打通了采集端与发布端之间的数据联通，计算速度快，方案发布及时，提升了快速反应能力。
附图说明
[0045]
图1为本发明的方法流程图；
[0046]
图2为事故影响范围模型的方法流程图；
[0047]
图3为方案发布过程的方法流程图；
[0048]
图4为发布方案类划分示意图。
具体实施方式
[0049]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0050]
本实施例首先提供一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控系统，包括：
[0051]
(1)数据采集模块
[0052]
由智能摄像机和雷达完成车辆行驶数据和交通事故数据的检测，将所有采集数据传输至边缘计算单元。
[0053]
(2)边缘计算单元
[0054]
边缘计算单元用于建立事故影响范围模型，从而确定事故影响范围。并根据事故影响范围、事故发生的位置及发布终端的位置，综合确定发布方案。
[0055]
(3)方案发布模块
[0056]
边缘计算单元得到预警信息的相关结果后，将计算结果传输至管控平台，由管控平台决定是否需要发布相关预警信息及由哪些设备发布。如需发布预警信息，则根据发布方案确定发布端，如车道级管控包括可变限速标志、车道指示灯及道钉等设备，路段管控包括可变情报板、路侧广播及水幕帘等设备。
[0057]
其次，本实施例还提供一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0058]
s1：数据采集模块采集高速公路的车辆行驶数据与交通事故数据并发送至边缘计算单元。
[0059]
本实施例中，交通事故数据包括事故点坐标、事故点至采集端距离、事故所在车道、事故类型、事故占用车道数；车辆行驶数据包括车速、车牌号、车辆距监控断面距离等交通信息。
[0060]
s2：如图2所示，边缘计算单元基于车辆行驶数据与交通事故数据判断是否发生异常运行状态：
[0061]
若发生异常运行状态，则判断事故类型及事故严重程度，将结果引入风险累积扩散方法，同时结合事故多发点鉴别模型判断事故是否发生在事故多发区域，进行风险动态评估，得到事故影响范围模型，从而确定事故影响范围；
[0062]
若未发生异常运行状态，则判断事故是否消散，若事故已消散，则转s3，若事故未消散，则返回s1更新数据。
[0063]
本发明从交通事故的类型入手，确定事故发生后对高速公路特殊路段上游的影响范围。结合高速公路特殊路段特征与事故多发点，对传统高斯烟羽模型进行改进，从而确定
特殊路段中事故影响范围的扩散规律，并根据事故发生位置、道路状态等因素对影响辐射范围的差异作用，构建了针对高速公路特殊路段的事故影响范围模型，并提出了分级影响区域的范围划分方法。
[0064]
作为毒气扩散模型，高斯烟雨模型常用于有毒气体扩散规律的研究。在构建高斯烟雨模型时需要考虑各方面影响，如扩散性质、光照强度、环境温度、外界风力等。斯烟羽模型表示为：
[0065][0066]
式中：c
′
(x
′
,y
′
,z
′
,h
′
)表示点(x
′
,y
′
,z
′
)处有毒气体的浓度；h
′
表示扩散源高度；q
′
为扩散源被释放速率；u
′
为外界平均风速；σy′
，σz′
分别为横向和垂直方向的扩散参数；x
′
为风向轴上空间点到源的距离；y
′
为风向轴垂直方向上空间点到源的距离；z
′
为空间点的高度。
[0067]
以往研究中，已有不少学者成功地将烟羽模型应用到交通影响范围、港口腹地范围等的预测中，验证了三维烟雨模型在低维情况下仍具有准确性和实用性。理论上，高速公路特殊路段事故影响在路网中的传播与有毒气体的扩散有可类比性，例如事故对上游交通的影响传播同样局限在有限空间内，同样受到事故点的位置及事故类型等因素的影响。
[0068]
通过上述分析可知，高斯烟雨模型应用于高速公路特殊路段交通事故影响范围的界定是可行的，并且具有实践价值。
[0069]
在构建高斯烟羽模型时需要考虑各方面影响，如扩散性质、光照强度、环境温度、外界风力等，将上述参数与事故范围的影响因素结合起来，进行适当调整，使用调整后的参数变量来计算事故的影响范围，并将其转换为特定值。经参数替换后，得到适合于高速公路特殊路段的事故影响范围模型：
[0070][0071]
其中，x表示高速公路特殊路段的事故影响范围，ξ表示事故点扩散交通比(取值范围在0-1之间)，由事故类型决定，p表示事故源点位能，a表示事故占道比例影响参数，cd表示事故最大范围影响处受交通影响的程度(cd接近于0，具体可根据实际数据测算)，b表示调节参数，h为描述事故多发点等级的参数。
[0072]
事故多发点鉴别模型基于车辆所在路段匹配事故多发点路段，并基于车辆所处坐标判断车辆所处位置的事故多发点等级，根据事故多发点等级调整风险累积扩散方法的参数h值。本实施例中，事故多发点等级包括一级事故多发点、二级事故多发点、三级事故多发点和非事故多发点四个等级。
[0073]
本实施例中，描述事故多发点等级的参数h初始设为1；
[0074]
当事故多发点等级为一级事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h调整为初始值的1.8倍；
[0075]
当事故多发点等级为二级事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h调整为初始值的1.5倍；
[0076]
当事故多发点等级为三级事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h调整为初
始值的1.2倍；
[0077]
当事故多发点等级为非事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h保持初始值不变。
[0078]
本实施例中，事故类型包括抛洒物、连续变道、超速、未按规定车道行驶、行人闯入、违法停车、逆行和车辆碰撞。或者在另一种说法中，抛洒物、连续变道、超速、未按规定车道行驶、行人闯入、违法停车、逆行可以被定义为交通事件，车辆碰撞被定义为交通事故。定义的不同不影响本方法的实质内容。
[0079]
当事故类型为抛洒物时，事故点扩散交通比ξ的值为0.25；
[0080]
当事故类型为连续变道、超速或未按规定车道行驶时，事故点扩散交通比ξ的值为0.5；
[0081]
当事故类型为行人闯入、违法停车或逆行时，事故点扩散交通比ξ的值为0.75；
[0082]
当事故类型为车辆碰撞时，事故点扩散交通比ξ的值为1。
[0083]
然后，通过判断事故点是否处于事故多发点及分合流区出入口来更新参数p的权重，其中是否阻塞分合流区出入口，由事故点距离出入口距离及所在车道判定：
[0084]
当事故点距离出入口距离小于等于5米时，事故源点位能p调整为初始值的2倍；
[0085]
当事故点距离出入口距离超过5米但小于等于10米时，事故源点位能p调整为初始值的1.5倍；
[0086]
当事故点距离出入口距离超过10米但小于等于20米时，事故源点位能p调整为初始值的1.2倍；
[0087]
当事故点距离出入口距离超过20米时，事故源点位能p保持初始值不变。
[0088]
事故影响范围模型通过调节参数b将输出划分为多个不同影响程度的区域，本实施例中，事故影响范围模型的输出为一级、二级、三级影响范围。
[0089]
s3：如图3所示，边缘计算单元根据风险评估结果确定发布方案，并将发布方案通过方案发布模块发送到各发布端进行发布。
[0090]
s31：计算各风险断面坐标：根据事故影响范围及事故点位置，将事故点位置与各事故影响范围相减，得到风险断面坐标，并将各风险断面坐标与各发布端坐标对比，得到各风险断面坐标的相对位置；
[0091]
s32：根据风险断面坐标与发布端坐标制定分级分类的发布方案，方案发布端的覆盖范围涵盖事故发生处下游最近断面至影响范围最远处所在断面上游1km内的所有发布端；
[0092]
s33：在获得各发布端方案等级后，将之与预留的发布方案进行匹配，其中，预留的发布方案中包括各类事故不同等级所使用的发布终端与发布信息内容，发布信息内容中预留了需要从边缘计算单元中接收的信息进行填充的关键字段，所述关键字段包括车道、车牌信息，结合各发布端方案等级和预留的发布方案得到完整的发布方案，即各发布端所使用的终端及发布方案具体信息；
[0093]
s34：通过各发布端发布对应的方案。
[0094]
本实施例从人因学理论出发，通过模拟驾驶实验的方式搭建两种特殊路段仿真场景，将可变情报板、路侧广播、可变限速标志及车道指示灯等信息发布设备以不同的组合和设置方式布设于路侧，测试不同异常运行状态下驾驶人对路侧单元的发布信息内容、发布
手段、组合模式的接受程度及驾驶行为干预效果，确定不同特殊路段类型及异常运行状态下最优的信息发布方式，制定适用于高速公路特殊路段的主动安全信息发布标准。
[0095]
具体的，本实施例根据不同事故影响范围模型的输出结果，将发布方案内容设定为以下几类：
[0096]
(一)五级发布方案类
[0097]
如图4所示，在本发布方案类下，根据三级影响区域将发布方案划分为五级，分别为：
[0098]
1、抛洒物
[0099]
①
一级
[0100]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有抛洒物，请谨慎行驶。"
[0101]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0102]
·
道钉：红光
[0103]
②
二级
[0104]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有抛洒物，请谨慎行驶。"
[0105]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0106]
·
道钉：红光且闪烁
[0107]
③
三级
[0108]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有抛洒物，请谨慎行驶。"
[0109]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0110]
·
道钉：黄光
[0111]
④
四级
[0112]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有抛洒物，请谨慎行驶。"
[0113]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0114]
·
道钉：黄光且闪烁
[0115]
⑤
五级
[0116]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有抛洒物，请谨慎行驶。"
[0117]
2、行人闯入
[0118]
①
一级
[0119]
·
情报板："前方{distance}米处有行人闯入，请谨慎行驶。"
[0120]
·
可变限速：所有车道限速值为当前限速减去20km/h
[0121]
·
广播："您已闯入高速，为了您的安全请迅速离开"
[0122]
·
车道指示灯
[0123]
②
二级，三级，四级
[0124]
·
情报板："前方{distance}米处有行人闯入，请谨慎行驶。"
[0125]
·
可变限速：所有车道限速值为当前限速减去20km/h
[0126]
·
广播："您已闯入高速，为了您的安全请迅速离开"
[0127]
·
车道指示灯
[0128]
③
五级
[0129]
·
情报板："前方{distance}米处有行人闯入，请谨慎行驶。"
[0130]
3、逆行
[0131]
①
一级
[0132]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有车辆逆行，请谨慎行驶。"
[0133]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0134]
·
道钉：红光
[0135]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0136]
·
广播："{plate}，您已逆行，请驶向应急车道"
[0137]
②
二级
[0138]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有车辆逆行，请谨慎行驶。"
[0139]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0140]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0141]
·
道钉：红光且闪烁
[0142]
③
三级
[0143]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有车辆逆行，请谨慎行驶。"
[0144]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0145]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0146]
·
道钉：黄光
[0147]
④
四级
[0148]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有车辆逆行，请谨慎行驶。"
[0149]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0150]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0151]
·
道钉：黄光且闪烁
[0152]
⑤
五级
[0153]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有车辆逆行，请谨慎行驶。"4、违法停车
[0154]
①
一级
[0155]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有违法停车，请谨慎行驶。"
[0156]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0157]
·
道钉：红光
[0158]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0159]
·
水幕帘：仅在隧道出入口使用，投影“停”[0160]
②
二级
[0161]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有违法停车，请谨慎行驶。"
[0162]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0163]
·
道钉：红光且闪烁
[0164]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0165]
③
三级
[0166]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有违法停车，请谨慎行驶。"
[0167]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0168]
·
道钉：黄光
[0169]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0170]
④
四级
[0171]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有违法停车，请谨慎行驶。"
[0172]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0173]
·
道钉：黄光且闪烁
[0174]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0175]
⑤
五级
[0176]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道有违法停车，请谨慎行驶。"
[0177]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0178]
5、车辆碰撞
[0179]
①
一级
[0180]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道事故，请谨慎行驶。"
[0181]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0182]
·
道钉：红光
[0183]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0184]
·
广播："当前路段发生事故，请谨慎驾驶。"
[0185]
·
水幕帘：仅在隧道出入口使用，投影“停”[0186]
②
二级
[0187]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道事故，请谨慎行驶。"
[0188]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0189]
·
道钉：红光且闪烁
[0190]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0191]
③
三级
[0192]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道事故，请谨慎行驶。"
[0193]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0194]
·
道钉：黄光
[0195]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0196]
④
四级
[0197]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道事故，请谨慎行驶。"
[0198]
·
车道指示灯：关闭事件发生所在车道
[0199]
·
道钉：黄光且闪烁
[0200]
·
可变限速：相邻车道限速值为当前限速减去20km/h
[0201]
⑤
五级
[0202]
·
情报板："前方{distance}公里{lane}车道事故，请谨慎行驶。"*字段说明：{distance}为当前情报板到事故/事件的距离；
[0203]
{lane}为发生事故/事件所在车道；
[0204]
{plate}为车牌号
[0205]
(二)一级发布方案类
[0206]
在本发布方案下，属于较为紧急的情况，仅包括一级发布方案。
[0207]
1、超速
[0208]
·
情报板："{plate}，您已超速，请减速慢行"
[0209]
·
道钉：发红光且闪烁
[0210]
2、未按规定车道行驶
[0211]
·
情报板：'{plate}，请按照规定车道行驶'
[0212]
·
道钉：发红光且闪烁
[0213]
3、连续变道
[0214]
·
情报板：'{plate}，请勿连续变道，为了您的安全，请谨慎行驶'
[0215]
·
道钉：发红光且闪烁
[0216]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依据本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理、或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：数据采集模块采集高速公路的车辆行驶数据与交通事故数据并发送至边缘计算单元；s2：边缘计算单元基于车辆行驶数据与交通事故数据判断是否发生异常运行状态：若发生异常运行状态，则判断事故类型及事故严重程度，将结果引入风险累积扩散方法，同时结合事故多发点鉴别模型判断事故是否发生在事故多发区域，进行风险动态评估，得到事故影响范围模型，从而确定事故影响范围；若未发生异常运行状态，则判断事故是否消散，若事故已消散，则转s3，若事故未消散，则返回s1更新数据；s3：边缘计算单元根据风险评估结果确定发布方案，并将发布方案通过方案发布模块发送到各发布端进行发布。2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，所述交通事故数据包括事故点坐标、事故点至采集端距离、事故所在车道、事故类型、事故占用车道数。3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，所述事故多发点鉴别模型基于车辆所在路段匹配事故多发点路段，并基于车辆所处坐标判断车辆所处位置的事故多发点等级，根据事故多发点等级调整风险累积扩散方法的参数值，其中，所述事故多发点等级包括一级事故多发点、二级事故多发点、三级事故多发点和非事故多发点四个等级。4.根据权利要求3所述的一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，所述风险累积扩散方法基于高斯烟羽模型建立，所述高斯烟羽模型表示为：式中：c
′
(x
′
,y
′
,z
′
,h
′
)表示点(x
′
,y
′
,z
′
)处有毒气体的浓度；h
′
表示扩散源高度；q
′
为扩散源被释放速率；u
′
为外界平均风速；σ
y
′
，σ
z
′
分别为横向和垂直方向的扩散参数；x
′
为风向轴上空间点到源的距离；y
′
为风向轴垂直方向上空间点到源的距离；z
′
为空间点的高度；将高斯烟羽模型的影响因素与事故影响范围的影响因素进行结合，对高斯烟羽模型的参数进行替换，得到适用于高速公路特殊路段的事故影响范围模型：其中，x表示高速公路特殊路段的事故影响范围，ξ表示事故点扩散交通比，由事故类型决定，p表示事故源点位能，a表示事故占道比例影响参数，c
d
表示事故最大范围影响处受交通影响的程度，b表示调节参数，h为描述事故多发点等级的参数。5.根据权利要求4所述的一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，所述描述事故多发点等级的参数h初始设为1；当事故多发点等级为一级事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h调整为初始值
的1.8倍；当事故多发点等级为二级事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h调整为初始值的1.5倍；当事故多发点等级为三级事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h调整为初始值的1.2倍；当事故多发点等级为非事故多发点时，事故影响范围模型中的参数h保持初始值不变。6.根据权利要求4所述的一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，所述事故类型包括抛洒物、连续变道、超速、未按规定车道行驶、行人闯入、违法停车、逆行和车辆碰撞；当事故类型为抛洒物时，事故点扩散交通比ξ的值为0.25；当事故类型为连续变道、超速或未按规定车道行驶时，事故点扩散交通比ξ的值为0.5；当事故类型为行人闯入、违法停车或逆行时，事故点扩散交通比ξ的值为0.75；当事故类型为车辆碰撞时，事故点扩散交通比ξ的值为1。7.根据权利要求4所述的一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，当事故点距离出入口距离小于等于5米时，事故源点位能p调整为初始值的2倍；当事故点距离出入口距离超过5米但小于等于10米时，事故源点位能p调整为初始值的1.5倍；当事故点距离出入口距离超过10米但小于等于20米时，事故源点位能p调整为初始值的1.2倍；当事故点距离出入口距离超过20米时，事故源点位能p保持初始值不变。8.根据权利要求4所述的一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，所述事故影响范围模型通过调节参数b将输出划分为多个不同影响程度的区域。9.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，所述s3包括以下步骤：s31：计算各风险断面坐标：根据事故影响范围及事故点位置，将事故点位置与各事故影响范围相减，得到风险断面坐标，并将各风险断面坐标与各发布端坐标对比，得到各风险断面坐标的相对位置；s32：根据风险断面坐标与发布端坐标制定分级分类的发布方案，方案发布端的覆盖范围涵盖事故发生处下游最近断面至影响范围最远处所在断面上游1km内的所有发布端；s33：在获得各发布端方案等级后，将之与预留的发布方案进行匹配，其中，预留的发布方案中包括各类事故不同等级所使用的发布终端与发布信息内容，发布信息内容中预留了需要从边缘计算单元中接收的信息进行填充的关键字段，所述关键字段包括车道、车牌信息，结合各发布端方案等级和预留的发布方案得到完整的发布方案，即各发布端所使用的终端及发布方案具体信息；s34：通过各发布端发布对应的方案。10.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，其特征在于，所述发布端为设于路侧的各种信息发布设备通过不同的组合方式和设置方式
实现，所述信息发布设备包括可变情报板、路侧广播、可变限速标志和车道指示灯。

技术总结
本发明涉及一种基于边缘计算的高速公路特殊路段主动安全防控方法，包括以下步骤：S1：采集高速公路的车辆行驶数据与交通事故数据；S2：基于车辆行驶数据与交通事故数据判断是否发生异常运行状态：若发生异常运行状态，则判断事故类型及事故严重程度，将结果引入风险累积扩散方法，同时结合事故多发点鉴别模型判断事故是否发生在事故多发区域，进行风险动态评估，得到事故影响范围模型，从而确定事故影响范围；若未发生异常运行状态，则判断事故是否消散，若事故已消散，则转S3，若事故未消散，则返回S1更新数据；S3：根据风险评估结果确定发布方案，并通过各发布端进行发布。与现有技术相比，本发明具有风险预判准确、发布方案可靠等优点。等优点。等优点。


技术研发人员：叶青 王少飞 李易 朱湧 李敏 骆中斌 牛犇 李阿龙
受保护的技术使用者：上海海事大学
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/7/6